Исследование рабочих характеристик ультразвуковых колебательных систем и их воздействия на биологические ткани

Авторы: Кашкаров И.Д., Ли Е.С., Скалеух Е.Д., Тарасовская А.М., Толстой Е.А.
Опубликовано в выпуске: #3(92)/2024
DOI:
Раздел: Медицинские науки | Рубрика: Медицинское оборудование и приборы
Ключевые слова: колебания, ультразвуковая колебательная система, амплитуда ультразвуковых колебаний, кавитация, фонофорез, микроскоп, проницаемость биоткани, ультразвуковые технологии
Опубликовано: 28.07.2024

Методы ультразвуковой хирургии имеют широкое применение в современной медицине. Одним из важных параметров ультразвуковых колебаний является их амплитуда, измерение которой представляет собой актуальную задачу. Существует несколько методов измерения ультразвуковых колебаний, которые можно подразделить на контактные и бесконтактные.
Контактные методы позволяют измерить амплитуду при разработке, проектировании и создании ультразвуковой колебательной системы, а бесконтактные — при ее использовании. Среди бесконтактных методов был выделен оптический — для его реализации необходимы только микроскоп, штатив и компьютер, что делает метод доступным и простым в реализации.
Измерение амплитуды проводили при разных мощностях генератора. По результатам проведенного эксперимента было подтверждено, что с увеличением мощности генерации колебаний амплитуда колебаний рабочего окончания ультразвуковой колебательной системы также увеличивается. Также было проведено исследование, позволяющее оценить влияние мощности и, соответственно, амплитуды ультразвуковых колебаний на протекание явления фонофореза. Теоретическим обоснованием влияния ультразвуковых колебаний на увеличение проницаемости мембран клеток биоткани является явление кавитации. Проведенный эксперимент подтвердил, что применение ультразвуковых колебаний усиливает проницаемость биоткани, что может быть применено в операциях с введением лекарственных веществ в ткани.

Литература

[1] Shalnova S., Deev A., Oganov R. Factors influencing mortality from cardiovascular diseases in the Russian population. Cardiovascular therapy and prevention, 2005, vol. 4 (1), pp. 4–9.

[2] Reznikov I., Fedorova V., Faustov E., Zubarev A., Demidova A. Physical basis of the use of ultrasound in medicine. Moscow, Pirogov Russian National Research Medical University, 2015.

[3] Gouskov A., Grigoryev Y., Pyae P. Torsional waveguide modeling of an ultrasonic medical instrument. Journal of Physics: Conference Series, IOP Publishing, 2012, 1902.1, art. 012009. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1902/1/012009

[4] Борде А. С. Биотехническая система для ультразвуковой облитерации подкожных вен нижних конечностей. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2021, 197 с.

[5] Хайдукова И.В. Биотехническая система для роботизированной ультразвуковой хирургии рестеноза магистральных артерий. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2020. 224 с.

[6] Беликов Н.В. Биотехническая система для роботизированной малоинвазивной ультразвуковой ангиохирургии. Дис. … канд. техн. наук. Москва, 2019, 184 с.

[7] Borde A., Savrasov G., Belikov N., Khaydukova I., Borde B. Numerical modeling of the impact on the vascular wall during endovenousultrasound treatment. Medical Engineering & Physics, 2022, vol. 100, art. 103745. https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2021.103745

[8] Казанцев И.В., Лебедев А.Н., Абраменко Д.С. Способ измерения амплитуды колебаний. Лаборатория акустических процессов и аппаратов БТИ АлтГТУ Центр ультразвуковых технологий. URL: https://u-sonic.ru/upload/iblock/e10/e1076a35e30be7757bf90f46dfeae8cc.pdf (дата обращения 15.04.2024).

[9] Хмелев В.Н., Цыганок С.Н., Левин С.В. и др. Разработка и исследование пьезопреобразователя для контроля амплитуды ультразвуковых колебаний излучающих поверхностей. Ползуновский вестник, 2014, № 2, с. 88–91.

[10] Хмелев В.Н., Абраменко Д.С., Савин И.И. Способ измерения амплитуды колебаний излучающей поверхности ультразвуковой колебательной системы. Измерения, автоматизация и моделирование в промышленности и научных исследованиях. V Юбилейная Всерос. науч.-техн. конф.: межвуз. сб. Бийск, АлтГТУ, 2004, с. 230–235.

[11] Хмелев В.Н., Абраменко Д.С., Цыганок С.Н. и др. Пьезоэлектрический приемный преобразователь для измерения амплитуды колебаний ультразвуковой колебательной системы. Южно-сибирский научный вестник, 2013, № 2, с. 64–67.

[12] Sizgoric S., Gundjian A.A. An optical homodyne technique for measurement of amplitude and phase of subangstrom ultrasonic vibrations. Proceedings of the IEEE, 1969, vol. 57, no. 7, pp. 1313–1314. https://doi.org/10.1109/PROC.1969.7248

[13] Ланин В.Л., Петухов И. Измерение амплитуды вибраций в технологических системах. Технологии в электронной промышленности, 2015, № 4, с. 78–83.